Mer biogas med alternativa mikrober
Biogas bildas när organiskt avfall bryts ner utan syre med hjälp av olika mikroorganismer. Det sista steget i omvandlingen till metan kan dock hämmas om avfallet är proteinrikt. Maria Westerholm har i sitt doktorsarbete vid SLU funnit två nya mikrober som kan ha stor betydelse för biogasproduktion med sådant material.
Organiskt material bryts ned i flera steg, vilket kräver aktivitet av många olika mikroorganismer. De mikroorganismer som utför det sista, metanbildande, steget i denna process har visat sig vara särskilt känsliga för olika hämmande komponenter eller snabba förändringar i den omgivande miljön.
– Om dessa metanbildande organismer hämmas resulterar det ofta i en snabb minskning av biogasproduktionen och det innebär också en ökad risk för att nedbrytningen helt stannar av, säger civilingenjör Maria Westerholm.
Traditionellt anses det sista steget av biogasproduktionen till stor del fortgå genom en direkt klyvning av ättiksyra till metan och koldioxid genom aktivitet av en organism. Flera forskarlag runt om i världen har dock börjat inse betydelsen av en alternativ reaktionsväg, så kallad syntrof acetatoxidation, vilken kräver ett nära samarbete mellan två olika mikroorganismer, en bakterie och en arké.
Material som slaktavfall och gödsel innehåller mycket protein och ger därför mycket biogas.
– Problemet är att den syrefria nedbrytningen av protein även producerar ammonium, vilket hämmar de metanbildande mikroorganismerna och minskar biogasproduktionen.
Ett flertal biogasanläggningar i Sverige använder sig av proteinrika material och brottas därmed med problemen som uppstår vid hög ammoniumkoncentration. Det är just under sådana hämmande situationer som den syntrofa acetatoxidationen har visat sig ha betydelse. De inblandade mikroorganismerna kan nämligen växa och vara aktiva i högre koncentration av ammonium jämfört med mikroberna som direkt klyver ättiksyra.
Endast tre mikrober med egenskapen att kunna utföra syntrof acetatoxidation finns beskrivna sedan tidigare. Maria Westerholm har nu i sitt doktorsarbete renodlat och identifierat ytterligare två syntrofa acetatoxiderande organismer, Syntrophaceticus schinkii och Tepidanaerobacter acetatoxydans. Hon kunde visa att de tål hög ammoniumkoncentration och också att en av mikroberna hade sin maximala tillväxt vid förhållanden som inte sammanfaller med de som vanligtvis används på biogasanläggningar.
– Det går alltså sannolikt att justera driften vid anläggningar, som drivs med hög andel proteinrikt material, så att det gynnar dessa ammoniumtoleranta organismer. Men ännu vet vi för lite för att kunna ge rekommendationer.
Maria Westerholm har också tagit fram metoder för att upptäcka och mäta närvaron av dessa mikroorganismer i biogasreaktorer. Hon har då kunnat visa vilka faktorer som gynnar dem och som gör att de tar över metanbildningen.
Biogas består av metan och koldioxid och kan användas för att producera värme, el eller biobränsle till fordon. När man ersätter fossilt bränsle med biogas bidrar man till att minska utsläppen av ny koldioxid till atmosfären. Den restprodukt som bildas i biogasanläggningen, biogödsel, kan dessutom ersätta mineralgödsel, vilket ytterligare minskar användningen av fossil olja och bidrar till ett naturligt kretslopp genom att näringsämnen återförs till naturen.
KONTAKT OCH INFORMATION
Civilingenjör Maria Westerholm, institutionen för mikrobiologi, SLU, Uppsala, försvarar sin avhandling med titeln ”Biogas Production through the Syntrophic Acetate-Oxidising Pathway”.Kontakta Maria Westerholm, 070- 203 59 46, Maria.Westerholm@slu.se
Avhandlingen hittar du här: http://pub.epsilon.slu.se/8900/
